從科學教育走向STEM教育

1、從科學教育走向STEM教育這是中國未來學校實驗室獨家策劃的第一屆中國STEM教育發(fā)展大會系列報導第9篇注：全文長4000字，閱讀時間約為8分鐘王志宏西安高新國際學校校長本文整理自王志宏在第一屆中國教育發(fā)展大會上的主題報告，以下為口述實錄：王志宏：四年之前，基于對科學教育的重視，我們學校從一年級開始便開設了小學科學課程。今年教育部明確要求從小學一年級開始要開設小學科學課程，從這個意義上來講，我們比國家的政策預先開始了四年?；趯TEM育的重視,三年之前，我在學校組織了一個專業(yè)的研究團隊，對美國所倡導的STEM教育展開了比較系統(tǒng)和深入的研究。近幾年，在和美國教育者的同行交流過程當中，他們突出說的

2、一句話是“STEM教育一定要從小學開始！”在美國，對小學開設STEAMS育的重視程度，遠遠高于中學。所以，我希望我們中國的STEM教育一定要從娃娃抓起，從小學開始。經(jīng)過三年的基礎性研究，從去年的九月份開始，我們學校在一至六年級將STEMI程納入到了學校整體的課程體系當中。我將從四個方面介紹我們學校從開展科學教育到走上STEM育，整個探索和實踐的過程。1體現(xiàn)課程價值的完整體系我們在未來社會所面臨的情境以及需要解決的問題，一定具有開放性、綜合性和復雜性的特征。面臨這樣一種社會，我們單靠一方面或者一個學科的知識，實際上已經(jīng)難以解決問題。所以，我們應用多角度、多維度、系統(tǒng)性的知識和能力使我們的學生形成

3、綜合性的素養(yǎng)。這就要求我們一定要做好學科內(nèi)整合以及學科之間的整合，將課程整合與技術融合，構建體現(xiàn)課程價值的完整體系。這個理念是我們學校課程改革的一項重要的內(nèi)容。結合對STEMfe門課程性質的認識，我們學校STEMI程以小學科學為基準，以科學的核心概念為基點，以新型技術事物的體驗和應用為基線，開展基于實踐項目的學習。開展項目式學習的核心目的是形成以grit為首的教育理念，通過項目式的學習，使我們的孩子具備堅毅、激情、自制力、樂觀態(tài)度、感恩精神、社交智力和好奇心。基于STEMfg整性、創(chuàng)新性和融合性的特點，我們將團隊建設、課程建設、空間建設“三線建設”并行，形成了STEM課程特點，有四大方面：一個

4、是全員參與；二是整合課程，包括小學科學、信息技術、綜合實踐和結構搭建、航模、機器人等等能夠體現(xiàn)工程及技術這些維度的課程融合在一起，形成我們整合性的課程。三是體系完整，有必修課、選修課和競賽課；四是大小課運用上采取的是小課單節(jié)，大課兩節(jié)，這樣課時的劃分是基于每一個項目自身的要求，我們靈活的使用課程。團隊建設我們學校的團隊組成分成兩個部分，核心成員是我們的科學老師，成員除科學老師之外的所有老師都深入、系統(tǒng)的了解STEM教育的一些理念。從專業(yè)發(fā)展上來講，我們要求核心成員自學和互學，自學是讓老師精通自己的專業(yè)，互學就是跨學科學習。因為STEMW程對老師的專業(yè)素養(yǎng)和跨學科素養(yǎng)的要求非常高，所以必須要這樣

5、學習。同時要開展全學校共同式的教學和全科式的教學，讓STEM勺實踐深入到每一個老師和每一個學生家庭當中。另外，組織成員外出學習和考察，積極的開展校內(nèi)的一些研討課。我們學校STEM教師核心團隊的成員，有14名專業(yè)的科學教師。這14個老師來自于物理、化學、生物、數(shù)學、工程管理，計算機科學、食品工程、人文科學等各個專業(yè)，我們STEMt組建的教學團隊，實際上本身就是跨學科的，符合育對教師的綜合性表現(xiàn)。為了加強學校STEMa育的推進，2016年上半年，STE幗際論壇由我校承辦舉行。我們聘請了美國專家給學生上STEM課程，同時我們也聘請到美國波斯頓麻州大學教育領導主任、國際領導研究院的院長作報告，給我們系

6、統(tǒng)的講解了美國的STEM教育的一些經(jīng)驗和啟示，同時我們也邀請到了波士頓藝術學校STEM5?驗室主任做匯報。我們還承辦了全國中小學生STEM教育研討會，并被授予了“全國中小學STEM教育示范基地”的稱號。此外我們還邀請國內(nèi)外專家做“科技與創(chuàng)新教育”的主題報告、“STEM教育與中小學改革教育”等主題報告。開展STEMI程以后，學生都制作了自己的科技作品。另外，我們把我們教師團隊的核心成員派遣到全國各地組織進行學習，前往世界機器人大賽學習等等。課程建設我們學校STEMI程采取的三級設置對學生進行分級培養(yǎng)，有必修課、選修課和競賽課。必修課整合了小學科學課、信息技術課、綜合實踐課，融合了工程技術類的課程

7、。選修課按照四個模塊，開設了八門課程，四個模塊是航模、機器人、創(chuàng)業(yè)設計、綠色奧秘；八門課程是綠色創(chuàng)意、robot、偉大的建筑師、scratch魔法、智能樂園、航模F3、創(chuàng)意設計、航模F1,還有競賽課、機器人等等。我們還開了展STEMW討課，比如放飛的風箏、探秘太陽系、彈球游戲、細胞模型、揭開龐貝古城消失的面紗等。我們采取“請進來”的方式，把一些國內(nèi)外知名的專家、教授、請到學校來，一是這些教授給我們帶來了前沿的科技知識，二是教授們給我們學生傳遞嚴謹、求實的科學態(tài)度和精神。我們邀請到中國科學院、科普宣講團的專家徐邦年教授走進我校，帶來“飛向藍天”的科普講座；邀請荷蘭埃因霍溫理工大學創(chuàng)客團隊，帶著他

8、們的純電動摩托車，為我們展示創(chuàng)新驅動和快速充電的尖端科技。還有西安市科學協(xié)會工作人員走進學校，開展“關注天宮二號發(fā)射”體驗航模樂趣進校園的活動。我們還開展了科技、實踐活動，組織我們的孩子“走出去”?？萍忌鐖F一行170多名學生組成高?？茖W云，到陜西示范大學，走進他們學校各實驗室和博物館，讓孩子近距離接觸最尖端的科研現(xiàn)場和科研成果。組織學生到西北瀕危藥材資源開發(fā)，國家工程實驗室去探究學習，到西北國土資源研究中心的風洞實驗室去參觀和學習，到氣象站參觀學習等。另外，我們也從我們四千多個學生家庭當中把在各自專業(yè)領域、已經(jīng)取得過相當成績和有一定造詣的學者請進到我們的學校，開展家長課堂周。有的家長給孩子們上

9、火山噴發(fā)的課，“創(chuàng)意樂高”等課程?？臻g建設我們學校的空間建設分成了兩個大塊，第一大塊就是功能部室區(qū)區(qū)域，總共11間教室，作為STE瞰驗教室，有4間微機教室、2間科學實驗室、兩間科學儀器室，1間科學實驗準備室，1間勞技教室，1間科技活動教室。第二大塊是STEM課程實驗中心區(qū)，包括功能教室區(qū)、公共閱讀區(qū)，學生展示區(qū)、專業(yè)加工區(qū)、創(chuàng)意互動區(qū)、教師活動區(qū)等等?；谖覀儗茖W教育的重視，對STEM育的重視，僅功能室以及STEM教室我們拿出兩千多畝為孩子們從事STEM活動提供空間。STEMK驗室2發(fā)展學生思維的科學途徑我們認為，對學生的教育一定要從基礎思維能力的培養(yǎng)和綜合思維能力的培養(yǎng)兩方面進行結合。思維

10、在對學生整體教育中占重要地位，發(fā)展學生的思維主要從兩個方面的結合進行考慮的。學生的基礎思維能力包括觀察能力、聯(lián)想能力、想象能力、空間認知、類比推理等；綜合思維能力包括問題提出、問題解決、創(chuàng)意設計、科學探究等。例如，結構搭建認識齒輪課，通過讓孩子組裝機器人，讓孩子們觀察齒輪的內(nèi)部構造，來固定齒輪，最后使齒輪嚙合，讓孩子體驗整個知識形成的過程，讓孩子動手、動腦，自己解決問題。在智能樂園里，通過讓學生結構搭建、路線規(guī)劃、電腦編程、反復調(diào)試，最終將發(fā)散性思維和集中思維進行優(yōu)化。發(fā)散思維可以讓我們的孩子產(chǎn)生更多的想法，集中思維可以讓我們的孩子在眾多的想法當中選擇最優(yōu)的一種方法來執(zhí)行，優(yōu)化孩子的整體思維。

11、3踐行課程標準的基本理念小學科學課程標準中提到，小學科學是基礎性的課程，也是實踐性課程以及綜合性的課程，核心目的讓學生通過動手、動腦培養(yǎng)孩子的實際動手能力和創(chuàng)新能力以及批判性的思維。從科學課程到STEMI程，我們進行了整合，如下圖所示：比如STEM課程導體與絕緣體，S為電路基本知識，T為運用規(guī)律解決故障，E為電路連接的設計與搭建，M為感知電壓與電流的比例關系。通過電子模擬設備項目式學習，讓學生檢測電路、驗證排除、接通電路、安全用電，其核心是讓學生去發(fā)現(xiàn)問題，然后討論合作去探究問題，最后一直到讓學生自主的來解決問題。養(yǎng)蠶和植物的繁殖抨插課程，通過觀察、對比、記錄和研究，讓學生深刻的認識，形成自己

12、的完整的一個知識體系。在綠色創(chuàng)意中，讓孩子制作種子畫、葉脈畫、植物標本，將主動參與、動手動腦與證據(jù)結合。種子畫STEMa育實際上是以項目為主線，教師為引領，學生為主體的一種自主學習和探究的一種形式。我們的基本流程是，老師發(fā)布STEM®目，研究課題，最后由學生合作來完成，根據(jù)已有知識、技能與自我創(chuàng)意，利用工具材料，最終建構知識、解決問題。4培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要載體核心素養(yǎng)是我們課程改革的風向標，每一門課程都擔負著核心素養(yǎng)某一個方面的構成，比如數(shù)學課和科學課，擔負的核心素養(yǎng)的要素是批判性思維和創(chuàng)造性思維，要讓孩子明白知識從哪里來，知識到哪里去，建立回歸生活的學習方式。但知識技能不等于核心素養(yǎng)，已有的知識技能要在真實或虛擬的情境中，進行知識遷移、來解決新的問題，在這個過程中，學生再一次深化認識已有知識技能，自主建構知識體系的過程，這個過程實現(xiàn)所謂的核心素養(yǎng)。例如在關心天氣課程中，通過創(chuàng)設情境，讓學生去研學、旅游、考察，讓學生主動關注天氣，了解和認識天氣變化，最終能夠明確天氣現(xiàn)象、認識天氣符號，并學會描述；會進行室外觀察，比如云雖、降水、溫度、風等；能夠學會專業(yè)測雖，用溫度計、寒暑表、風向標等測雖；了解一